一、基于wifi控制的智能家居系统之项目简介和设计方案(硬件基于arduino+esp8266,软件Android+Web端+scoket服务器,实现语音控制)

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由于是物联网工程的学生,会一点硬件,会一点Android开发,会一点Web开发,于是乎决定毕设的时候做一个简单一点的毕设,但是能够把所有的知识都应用,串联起来,将所学的知识实践。

一、项目功能介绍

项目主要实现了电灯、风扇、窗户的远程控制,以及获取室内的温度、湿度、室外雨水量。可通过雨水量来控制窗户的开关,以便于人们在其他地方时,窗户能够在下雨时进行关闭,防止雨水进入室内,提高人们的生活质量。同时可以通过温度控制风扇的档位,温度越高,风扇的转速越快。用户还可以通过语音控制各个设备,更显智能化。在大数据时代,采集温度、湿度、雨水量等信息是十分必要的。通过图形展示可让用户更直观的看到近段时间房屋的情况,以便及时处理。

二、系统总体方案

系统由硬件系统,手机客户端APP和Web端组成。系统总体框图如下所示:
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三、系统网络连接方案

系统主要控制由硬件设备、客户端APP构成,要实现两个设备进行通信,设备需要连接到同一个服务器,由服务器转发数据。硬件设备连接网络,使用的是ESP8266模块,通过连接路由器WIFI或者其他设备的WIFI,让设备可以进行网络通信。客户端APP配置连接到Scoket服务器,硬件设备连接到Scoket服务器,即连接到相同的IP地址和端口号,让两个设备连接到同一个网络中,收发数据时,将数据发送到服务器,由服务器进行转发到设备中,从而实现两个不同的设备进行通信。网络连接框图如下所示:
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四、硬件系统设计分析

硬件系统部分核心控制器使用Arduino Uno,负责系统的数据处理和控制,保证模块之间的工作协调性。网络连接使用ESP8266模块实现,通过连接WIFI使模块连接网络,再连接到服务器,完成收发数据。采用DHT11温湿度传感器采集室内的温度和湿度,雨滴传感器采集室外的雨水量。因为步进电机可以控制转动方向和角度,所以使用步进电机作为窗户的驱动。由于直流电机可以控制转速,所以采用直流电机作为风扇驱动模块。LED为模拟电灯。硬件系统框图如下:
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五、客户端APP系统设计分析

客户端APP由以下部分组成,分为显示和控制部分。显示部分由显示温度、显示湿度和显示雨水量组成,将从服务器获取到的数据解析并将数据显示到对应的模块。控制部分由控制灯、控制窗户、控制风扇、语音控制、模式控制、刷新组成,主要是将控制设备对应的指令发送到服务器,由服务器转发的硬件设备中,再由硬件设备对接收的数据进行处理。当操作成功时,将返回对应的成功指令,APP需要改变控制模块的状态。客户端APP系统设计框图如下:
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六、服务器设计分析

服务器端采用Scoket编程,TCP/IP协议。当硬件设备与APP连接到同一个服务器时,可以进行通信。客户端APP主要是发送控制设备的指令,硬件将指令进行处理控制后,将数据返回给服务器,服务器再将数据返回到APP。服务器设计框图如下所示:
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七、Web端设计分析

Web端使用SSM框架,数据库使用的是MySql免费的数据库,Web端主要是对数据库的数据进行图表显示。用户登录系统后,就可以对雨水量、温度、湿度的图表显示进行切换显示。前端使用Bootstrap框架,图表显示使用的是amchar控件。Web端设计框图如下:
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二、基于wifi控制的智能家居系统之项目效果图

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